專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于通信系統(tǒng)中的回聲抵消方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及回聲抵消技術(shù)，特別涉及一種用于通信系統(tǒng)中的回聲抵消方法。
背景技術(shù)：
在電話(huà)會(huì)議、車(chē)載系統(tǒng)和IP電話(huà)等通信系統(tǒng)中，人們普遍使用免提電話(huà)。由于揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)之間存在反饋路徑，從揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音被麥克風(fēng)拾取并且傳回到遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端的一方就會(huì)聽(tīng)到自己被系統(tǒng)延遲了的聲音。如果延遲足夠長(zhǎng)聽(tīng)起來(lái)就會(huì)非常不舒服，極端情況下還會(huì)引起系統(tǒng)嘯叫導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因而有效的消除回聲就變得非常必要。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，回聲消除技術(shù)一直是通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
傳統(tǒng)的回聲抵消技術(shù)是基于自適應(yīng)濾波而發(fā)展起來(lái)的，如圖I所示，圖I為傳統(tǒng)的回聲抵消系統(tǒng)框圖，該系統(tǒng)使用一個(gè)自適應(yīng)濾波器單元104來(lái)辨識(shí)真實(shí)的回聲路徑，用辨識(shí)得到的回聲路徑脈沖響應(yīng)與揚(yáng)聲器輸出信號(hào)卷積獲得回聲的一個(gè)復(fù)制品，從麥克風(fēng)收到的信號(hào)中減去這個(gè)回聲的復(fù)制品就得到期望的輸出。進(jìn)一步的系統(tǒng)還需要一個(gè)雙端對(duì)講檢測(cè)單元102來(lái)檢測(cè)近端和遠(yuǎn)端同時(shí)講話(huà)的狀態(tài)，檢測(cè)到該狀態(tài)就凍結(jié)自適應(yīng)濾波器系數(shù)的更新以防止自適應(yīng)濾波器發(fā)散。進(jìn)一步的系統(tǒng)還需要一個(gè)后濾波模塊108來(lái)消除殘留的回聲?；谧赃m應(yīng)濾波算法的回聲抵消技術(shù)遇到的第一個(gè)難題是雙端對(duì)講狀態(tài)的檢測(cè)。近端語(yǔ)音是疊加在回聲信號(hào)上的強(qiáng)干擾項(xiàng)，它的存在很容易導(dǎo)致自適應(yīng)濾波器系數(shù)發(fā)散。因而傳統(tǒng)的回聲抵消器一般需要一個(gè)雙端對(duì)講檢測(cè)器，當(dāng)檢測(cè)到雙端對(duì)講狀態(tài)時(shí)，凍結(jié)自適應(yīng)濾波器系數(shù)的更新。然而眾所周知雙端對(duì)講檢測(cè)器的設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，目前已經(jīng)提出了很多的方法，但是如何快速而準(zhǔn)確的檢測(cè)到雙端對(duì)講狀態(tài)仍然是一個(gè)難題。幾個(gè)樣點(diǎn)的漏檢就可能導(dǎo)致自適應(yīng)濾波器系數(shù)的發(fā)散?；芈暤窒幚淼牧硪粋€(gè)問(wèn)題是系統(tǒng)回聲路徑的時(shí)變性。現(xiàn)實(shí)中，由于環(huán)境的溫度和濕度等物理特性會(huì)隨時(shí)間變化，揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的位置也可能變化，這些都會(huì)引起回聲路徑的改變，因而自適應(yīng)算法必須快速的跟蹤回聲路徑的改變。由于回聲路徑的改變也會(huì)引起系統(tǒng)誤差的變大，如何有效地區(qū)分回聲路徑的改變和雙端對(duì)講也是重要的一個(gè)問(wèn)題，如果把回聲路徑的改變錯(cuò)誤的檢測(cè)為雙端對(duì)講將會(huì)停止自適應(yīng)算法更新從而引起嚴(yán)重的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種用于通信系統(tǒng)中的回聲抵消方法，通過(guò)增加了一個(gè)輔助濾波器自適應(yīng)的判決系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)抗干擾能力強(qiáng)，且不需要雙端對(duì)講檢測(cè)和引入額外的系統(tǒng)延時(shí)，更不需要設(shè)置復(fù)雜的參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種用于通信系統(tǒng)中的回聲抵消方法，該方法的具體步驟包括步驟I):將遠(yuǎn)端信號(hào)x(n)和麥克風(fēng)采集到的信號(hào)d(n)分別進(jìn)行分幀、加窗和傅里葉變換得到相應(yīng)的頻域信號(hào)X (k，COi)和D(k，COi)；步驟2):根據(jù)所述的步驟I)獲得的每一幀麥克風(fēng)頻域信號(hào)D(k，Coi)和遠(yuǎn)端頻域信號(hào)X(k，％)，依次利用輔助濾波器平滑因子計(jì)算麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜和遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜￠:0,q);并用麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜
岣)除以遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜￠:隊(duì)岣)得到回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜H,(k，Coi);回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜札&，Coi)經(jīng)逆傅里葉變換來(lái)獲得輔助濾波器系數(shù)hjn);其中，OS Qr
<I ;步驟3):根據(jù)所述的步驟2)獲得的輔助濾波器系數(shù)hjn)估計(jì)回聲，并計(jì)算誤差信號(hào)er(n)；步驟4):根據(jù)所述的步驟I)獲得的麥克風(fēng)頻域信號(hào)D(k，Coi)和遠(yuǎn)端頻域信號(hào)X(k，％)，利用主濾波器平滑因子a m計(jì)算麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜
和遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜$7^，崎);并用麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜$7^，岣)除以遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜$7^，岣)得到回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜Hm(k，％)，回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜Hffl (k, Coi)經(jīng)逆傅里葉變換來(lái)獲得主濾波器系數(shù)hm(n)；步驟5):根據(jù)所述的步驟4)獲得的主濾波器系數(shù)hm(n)估計(jì)回聲，并計(jì)算誤差信號(hào)em(n)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)的回聲抵消；步驟6):比較當(dāng)前幀的主濾波器輸出誤差em(n)和輔助濾波器輸出誤差ejn)的大小來(lái)選擇下一幀信號(hào)在所述的步驟4)中計(jì)算互功率譜和功率譜ydq)所采用的主濾波器平滑因子a m的值；依次重復(fù)所述的步驟I)、所述的步驟2)、所述的步驟3)、所述的步驟4)、所述的步驟5)和所述的步驟6)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)每一幀麥克風(fēng)信號(hào)回聲抵消。所述的步驟2)計(jì)算輔助濾波器系數(shù)hjn)的具體步驟包括21)按照式(I)計(jì)算獲得麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜(k,cot);按照式(2)計(jì)算獲得遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜岣)；
權(quán)利要求
1.一種用于通信系統(tǒng)中的回聲抵消方法，該方法的具體步驟包括 步驟I):將遠(yuǎn)端信號(hào)x(n)和麥克風(fēng)采集到的信號(hào)d(n)分別進(jìn)行分幀、加窗和傅里葉變換得到相應(yīng)的頻域信號(hào)X (k，(Oi)和D(k，(Oi)； 步驟2):根據(jù)所述的步驟I)獲得的每一幀麥克風(fēng)頻域信號(hào)D(k，Coi)和遠(yuǎn)端頻域信號(hào)X(k，％)，依次利用輔助濾波器平滑因子％計(jì)算麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜和遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜￠:0,q);并用麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜除以遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜￠:0,q)得到回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜H,(k，Coi);回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜札&，Coi)經(jīng)逆傅里葉變換來(lái)獲得輔助濾波器系數(shù)hjn);其中，OS Qr< I ; 步驟3):根據(jù)所述的步驟2)獲得的輔助濾波器系數(shù)hjn)估計(jì)回聲，并計(jì)算誤差信號(hào)er(n)； 步驟4):根據(jù)所述的步驟I)獲得的麥克風(fēng)頻域信號(hào)D(k，Coi)和遠(yuǎn)端頻域信號(hào)X(k， J，利用主濾波器平滑因子a ffl計(jì)算麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜和遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜并用麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜除以遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜￠:(1 q)得到回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜Hm(k，co J，回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜Hm(k，Wi)經(jīng)逆傅里葉變換來(lái)獲得主濾波器系數(shù)hm(n)； 步驟5):根據(jù)所述的步驟4)獲得的主濾波器系數(shù)hm(n)估計(jì)回聲，并計(jì)算誤差信號(hào)em(n)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)麥克風(fēng)信號(hào)的回聲抵消； 步驟6):比較當(dāng)前幀的主濾波器輸出誤差em(n)和輔助濾波器輸出誤差^ (n)的大小來(lái)選擇下一幀信號(hào)在所述的步驟4)中計(jì)算互功率譜岣)和功率譜岣)所采用的主濾波器平滑因子的值； 依次重復(fù)所述的步驟I)、所述的步驟2)、所述的步驟3)、所述的步驟4)、所述的步驟5)和所述的步驟6)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)每一幀麥克風(fēng)信號(hào)回聲抵消。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)更新主濾波器平滑因子的回聲抵消方法，其特征在于，所述的步驟2)計(jì)算輔助濾波器系數(shù)hjn)的具體步驟包括 21)按照式(I)計(jì)算獲得麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜￠=0,崎);按照式(2)計(jì)算獲得遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜$f隊(duì)崎)；
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)更新主濾波器平滑因子的回聲抵消方法，其特征在于，所述的步驟3)計(jì)算誤差信號(hào)& (n)的具體步驟包括 31):利用輔助濾波器系數(shù)hr(n)按照式(5)估計(jì)回聲yr(n)；
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)更新主濾波器平滑因子的回聲抵消方法，其特征在于，所述的步驟4)計(jì)算主濾波器系數(shù)hm(n)的具體步驟包括 41):按照式(7)計(jì)算獲得麥克風(fēng)信號(hào)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜;按照式⑶計(jì)算獲得遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜$7^，崎)；
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)更新主濾波器平滑因子的回聲抵消方法，其特征在于，所述的步驟5)計(jì)算誤差信號(hào)em(n)的具體步驟包括 51):利用主濾波器系數(shù)hm(n)按照式(11)估計(jì)回聲ym(n)；
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自適應(yīng)更新主濾波器平滑因子的回聲抵消方法，其特征在于，所述的步驟6)自適應(yīng)的選取平滑因子am值的具體步驟包括 61):按照式(13)計(jì)算輔助濾波器誤差能量Peref (m)，按照式(14)計(jì)算主濾波器誤差能量 Pemain(Hi)；Peref (m) = PPeref (m -1) + (I - er2 (mL +1)(13 ) /=O Pem- (m) = Ppemmn -I)+ (I-P)Y4eKmL + 1)(14 ) /=0 其中，e為平滑因子，o. 9彡e < i. O。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通信系統(tǒng)中的回聲抵消方法，該方法中主濾波器系統(tǒng)采用可變的平滑因子計(jì)算麥克風(fēng)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜以及遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜，利用麥克風(fēng)和遠(yuǎn)端信號(hào)的互功率譜除以遠(yuǎn)端信號(hào)的功率譜得到回聲路徑傳遞函數(shù)頻譜，通過(guò)逆傅里葉變換得到主濾波器系數(shù)，在時(shí)域估計(jì)回聲信號(hào)從而抵消掉回聲。同時(shí)增加了一個(gè)輔助濾波器，采用一個(gè)固定的平滑因子計(jì)算相應(yīng)的互功率譜和功率譜，來(lái)獲得輔助濾波器系數(shù)及誤差。通過(guò)比較主濾波器和輔助濾波器的輸出誤差自適應(yīng)的更新主濾波器系統(tǒng)的平滑因子。該方法在時(shí)域進(jìn)行回聲抵消，減小了系統(tǒng)時(shí)延，且不需要雙端對(duì)講檢測(cè)裝置，可變平滑因子的使用加快了系統(tǒng)收斂及跟蹤速度且減小了穩(wěn)態(tài)失調(diào)。
文檔編號(hào)H04B3/23GK102739286SQ20111008220
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者吳鳴, 楊軍, 楊飛然 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所